拉伸变形过程中磁记忆效应及微观表征的试验研究

针对金属磁记忆技术在工程应用中磁信号的定量问题,从微观视角探索了宏观磁记忆信号与金相组织的关系。在Q235材料静载拉伸过程中不同变形阶段磁记忆信号特征分析的基础上,通过制备标准拉伸试样进行拉伸过程中磁记忆信号与微观金相组织的同期观测,研究了宏观上磁记忆信号特征和微观、细观层面上的金相表征之间的对应关系。结果表明：金属材料内部的磁场分布变化与应变变化有关,金属材料内部磁场信号随着变形不均匀而产生磁场分布不均匀的变化。     

Q235B中心圆孔试件力-磁量化关系的实验研究

采用磁记忆测试技术,对Q235B中心圆孔平板试件拉伸过程圆孔周围漏磁场进行测试,得到不同保载阶段圆孔周围漏磁场参量分布规律。当试件达到试件抗拉强度时,三种孔径试件在局部峰值应力部位均出现漏磁场法向分量值大幅增加、法向分量梯度值突变的现象,证明了采用磁记忆方法可以预报应力集中部位。同时,根据峰值应力位置的力-磁量化关系,得到Q235B材料在实验条件下的磁弹性效应不可逆分量λH的实验值,为局部应力与磁记忆特征值之间量化关系研究提供借鉴。     

地磁场中应力对磁畴组织结构影响的试验研究

金属磁记忆检测技术是一种能对铁磁构件早期损伤进行有效诊断的无损检测技术。为进一步探索研究金属磁记忆检测的机理,选用粉纹法对Q235平板试样的磁畴结构进行观察,研究地磁场中不同应力状态下该铁磁材料的磁畴结构的变化特征,并且利用高精度弱磁检测装置获取其试件表面的漏磁信号规律。试验结果表明:随外载荷的改变,被观察部位的磁畴类型、畴壁形态有显著性变化,且不同区域的磁畴转变快慢不同但变化趋势相近;同时,随外载荷的增大,试件表面漏磁信号增大。验证了地磁场中铁磁材料的磁畴结构受应力作用发生磁畴移动与转向,并且在应力撤出后这种改变得以保留的规律。为铁磁材料磁记忆检测微观机理的进一步探索研究提供可靠、有效的试验依据。     

面向驱动桥壳再制造的磁记忆无损检测

为研究汽车驱动桥壳再制造的金属磁记忆检测,选用510L钢拉伸试样,分析了塑性应变不同阶段磁记忆信号的变化规律;以材料拉伸试验为基础,针对废旧驱动桥壳进行磁记忆损伤检测及变形量检测,得到了桥壳变形量与磁记忆信号特征值的关系。结果表明,随着应变量的增大,拉伸试样表面磁记忆信号法向分量Hp(y)由斜线、无异变峰变化为反转且出现过零点,磁记忆信号法向分量梯度Kmax早期缓慢增大,颈缩时出现快速增大;桥壳的变形检测显示,桥壳变形量与Kmax存在量化关系,当桥壳发生较大变形时,梯度Kmax发生突变,磁记忆检测可为再制造损伤评估提供依据。     

基于模糊c均值聚类算法的焊缝缺陷等级磁记忆定量识别

针对磁记忆检测技术在焊缝缺陷等级定量识别中模糊性和分散性的难题,提出以模糊c均值聚类算法为理论基础的焊缝缺陷等级磁记忆定量识别模型。以Q235焊接试件为试验材料,进行疲劳拉伸试验。对比X射线检测定量标准,确定磁记忆焊缝缺陷量化等级,提取不同等级的磁记忆信号征参数向量,通过训练样本的学习选取最优模糊加权指数m,建立了基于模糊c均值聚类算法的焊缝缺陷等级磁记忆定量识别模型。模型验证结果表明,预测损伤等级的准确率达到了90%,为实际工程中准确区分焊缝缺陷等级提供理论依据和新的思路。     

特种钢的磁记忆检测研究

本文借助静载拉伸实验进行特种钢18CrNiWA试件的磁信号变化测试，验证了磁记忆检测技术用于该材料损伤检验的可行性。结果显示，弹塑性加载阶段试件磁信号差别显著，检测方式的不同对试件磁特性有明显影响，离线检测较在线检测实际效果更好。此外，对实验过程中磁场强度变化现象做了相应的解释。     

拉伸及疲劳载荷对低碳钢磁记忆信号的影响

为探索金属磁记忆现象的物理本质,深入研究载荷对磁记忆检测信号的影响,在MTS810型液压伺服试验机上对低碳钢板状试件分别施加静载拉伸载荷及拉-拉疲劳载荷,采用EMS-2003型金属磁记忆与涡流诊断仪检测加载过程中磁记忆信号的变化。结果表明:施加载荷前试件表面的初始磁状态不同;加载过程中两种加载方式均使磁记忆信号曲线由初始的随机分布转变为较有规律分布,静载拉伸试件弹性变形阶段与塑性变形阶段的磁信号曲线具有明显差异,疲劳试验不同循环周次下磁信号曲线相似;断裂瞬间断口处磁信号激变,两端极性相反;疲劳加载过程中过零点由初始磁状态的随机位置逐渐漂移集中在断口处。     

静拉伸过程中焊接残余应力与裂纹磁记忆信号特征对比

针对Q345R钢焊接试件,通过拉伸加载,获取拉伸过程中磁记忆检测信号(磁场的法向分量、磁场变化梯度),比较分析了焊缝中有无裂纹时磁记忆信号的变化特征。试验结果表明,在加载之前,由于焊接残余应力的存在,该方法并不能判断焊缝中是否有裂纹,经拉伸加载,两类焊接件出现明显的残余应力消除过程,加载后有裂纹焊接件在弹性阶段出现局部变化,且存在于整个屈服阶段;在弹性阶段,无裂纹焊接件随载荷增加焊缝部位磁场梯度值逐渐减小,进入屈服阶段后才开始出现与有裂纹试件有相似特征的变化。     

基于声发射的Q235钢点蚀过程监测技术研究

以声发射技术为基础,针对油气储运常用材料Q235的点蚀过程,利用试件在模拟溶液中点蚀过程产生的声发射信号为样本,采用参量分析与波形分析相结合,重点研究Q235钢点蚀过程中产生的声发射信号的变化特征,得到了金属点蚀不同阶段的声发射信号特性,并通过声发射信号事件的分布规律,得到了Q235钢早期腐蚀与声发射信号演变的一致性结果。试验证明了声发射技术为基础的Q235钢点蚀过程监测具有良好效果。     

基于GMR效应的金属磁记忆检测方法与应用

针对铁磁性构件疲劳暗伤部位产生的磁记忆信号特征,采用基于GMR效应的金属磁记忆检测方法,开发出一套基于GMR效应传感器的磁记忆检测系统。以TI公司TMS320LF2407A芯片为处理器核心;信号放大采用差分放大器,提高系统抗干扰能力;采用16位A/D转换芯片提高数据采集精度;采用自适应滤波运算去除信号中的混杂噪音。最后对5个不同应变阶段510 L车桥板材的拉伸试样磁记忆检测信号进行分析,结果表明:基于GMR效应的磁传感器能够灵敏、精确地检测出铁磁性试样的磁记忆信号Hp(y),灵敏度达到6.9 mV/(A·m-1);铁磁性材料试样在进行拉伸试验时,随着拉伸试样载荷的增加,磁记忆信号在过零点处的梯度值也随之增大。     

EFFECT OF DYNAMIC LOADING ON FRACTURE BEHAVIOR OF WELDED JOINTS OF STRUCTURAL STEEL

To investigate the effect of dynamic loading on fracture behavior of welded joints of structural steel Q23SB and 16Mn in common use and compare the earthquake resistances of the two kinds of materials, dynamic tension and fracture toughness tests are carried out at room temperature. On the basis of the tests, the stress-strain fields near the crack tip of the compact specimens are analyzed by three-dimensional finite element model. The test results and finite element analysis results show that, the fracture toughness of welds and base metal of 16Mn steel increases with the increment of loading rate. Compared with 16Mn steel, Q235B steel is more sensitive to dynamic loading. The fracture toughness of welds of Q235B is comparatively low under static loading and dynamic loading at room temperature. Compared with the static loading, the fracture toughness of Q235B parent metal under dynamic loading decreases by about four times. Therefore, it can be concluded that compared with 16Mn steel, the earthquake re     

EFFECT OF TENSILE STRESS AND RESIDUAL STRESS ON THE SPONTANEOUS STRAY FIELD SIGNALS FROM THE SURFACE OF 0.45%C STEEL

In order to explore the quantitative method of metal magnetic memory testing(MMMT) and clarify the relationship between Hp(y), the normal component of spontaneous stray field, and applied stress or residual stress, the static tensile tests of 0.45%C steel sheet specimens are carried out on a servo hydraulic MTS810 machine. Hp(y) values are measured during the test process by an EMS-2003 metal magnetic memory diagnostic apparatus and a non-magnetic electric control displacement instrument. Residual stresses of some points on the surface of a specimen are measured by a Stress Tech X-Stress 3000 X-ray diffraction instrument. The results show that the same variation rules of Hp(y) value versus applied tensile stress are presented under the different conditions of load-on and load-off. However, the same rule does not exist between the Hp(y) value and residual stress. The variation of Hp(y) value reflects the history of applied tensile stress.     

基于金属磁记忆方法的压力容器检测技术

分析了压力容器的无损检测现状和磁记忆检测技术在该领域的应用前景，介绍了目前金属磁记忆方法在压力容器检测中的应用情况。以某公交车站的CNG储气瓶为检测对象进行了磁记忆检测分析，通过对检测结果的分析表明，金属磁记忆检测方法在压力容器无损检测方面具有独特优势和广阔的发展前景。     

Characteristics of metal magnetic memory signals of different steels under static tension

To study the characteristics of metal magnetic memory (MMM) signals of different steels during tensile test, static tension tests were applied to 30 pieces of Q235 and 16MnR base metal and welded specimens. During the various deformation periods, MMM signals are tested, and micrometallographic is observed. Furthermore, the derivative of magnetic intensity (dH_p/dx) is analyzed by mathematical and statistical methods to study the macro and micro corresponding relationships and difference among magnetic signals. Results show that despite the different magnetic intensity (H_p) curves of different materials, their dH_p/dx patterns in the yielding and necking stages are the same; welded specimens have the similar magnetic signal curves with their base metal, and the welded structure does not interfere with its H_p distribution; different materials have their unique zero point (H_p＝0) before being fractured, which is independent of the fracture location; there is a direct relationship between the intragranular slip and the changes of magnetic signals, which indicates the uneven plastic deformation.     

QBe2/Q235爆炸焊接界面结构和力学性能的研究

对铍青铜(QBe2)进行固溶处理,降低其硬度,提高其爆炸焊接性能;然后再与低碳钢(Q235)在3种装药量下进行爆炸焊接;通过对复合板界面波形参数和力学性能进行试验分析,在一定的装药范围内获得界面波形参数和力学性能随装药量的增加而变化的规律。     

液相烧结法制备钢结硬质合金覆层材料

以WC、Cr3C2、Fe、Co和Ni为原料,加入有机粘结剂PVB,制备出成形料浆;利用料浆喷涂法在Q235钢基体上成形覆层坯体;在真空烧结炉中通过液相烧结工艺制备出钢结硬质合金覆层材料。覆层材料表面硬度远远大于Q235钢。在覆层受压应力的状态下,覆层材料的抗弯强度大于Q235钢;在覆层受拉应力的状态下,覆层材料的抗弯强度小于Q235钢。覆层中硬质相与粘结相分布均匀,无气孔等缺陷存在。覆层与钢基体之间没有清晰的结合界面存在,形成了冶金镶嵌结构,产生了致密的冶金结合。     

疏浚管道金属材料冲蚀磨损性能*

疏浚工程中,输送管道内壁面受到泥砂浆的持续冲刷,导致管道冲蚀磨损严重。为选择输合理的输送管道材质,以提高疏浚管道的抗冲蚀性能,降低其维修和更换频率,采用冲蚀试验与理论分析的方法,以常见管材Q235为参照对象,对比5种可用于制作耐磨排泥管道的耐磨金属材料的冲蚀性能,包括Cr15铸铁、Cr26铸铁、Fedur®40合金、中锰钢、信铬钢。根据材料表面扫描电镜(SEM)图像,分析不同冲蚀角度下材料磨损类型。结果表明：冲蚀磨损过程中,各耐磨金属材料同时承受多种磨损作用,合金材料中起支撑作用的软质组分容易因切削、塑性疲劳断裂等因素而被剥离,而较硬的碳化物等组分则在松动后容易被颗粒撞击脱落;除Q235外,其余材料的磨损率均随着冲蚀角度的增加而增大;信铬钢、Fedur®40合金在中、小冲蚀角度下的耐磨性能表现优秀,若价格与加工性能合适,建议选作疏浚管道金属材料。     

基于LAPW算法磁记忆信号相变特性的研究

当应力达到临界屈服点时,铁磁性金属构件将产生塑性形变,造成重大的安全隐患。金属磁记忆检测技术可以快速、有效地检测出应力集中区域,但是,目前尚无有效的方法对临界屈服点处的磁记忆信号特征进行定量化分析。采用基于密度泛函理论的线性缀加平面波法(LAPW),建立了磁力学耦合模型,分析了临界屈服点的磁记忆信号特征,计算了弹性形变和塑性形变范围内,体系的差分电荷密度、原子磁矩、晶格结构随应力的变化关系。研究结果表明:随着应力的增加,固体中原子之间的结合力逐渐减弱,晶格结构的稳定性变差;当应力达到临界屈服点时,固体发生相变,磁记忆信号产生突变,磁记忆效应减弱。理论计算结果与实验结果具有很好的一致性。